UNIVERSIDAD TECNOLGICA EQUINOCCIALTEMA: Principios de funcionamiento de Motores de InduccinCATEDRATICO: Ing. NILO ORTEGA ESTUDIANTE: LEWIS LAON. FECHA DE ENTREGA: 05/03/2010. ASIGNATURA: MAQUINAS ELECTRICAS II.

CONTENIDOIntroduccin Principios de Construccin y funcionamiento Deslizamiento y velocidad del motor Torque. Voltaje inducido en el rotor Caracterstica de funcionamiento en vacio y a

rotor bloqueado y plena carga. Cambio de resistencia en el rotor. Torque y potencia por el rotor del motor.

INTRODUCCIN

Se llama mquina de induccin o asincrnica a una mquina de corriente alterna, en la cual la velocidad de rotacin del rotor es menor que la del campo magntico del estator y depende de la carga. La mquina asincrnica tiene la propiedad de ser reversible, es decir, puede funcionar como motor y como generador. El motor de induccin es el motor mas utilizado en la industria y electrodomsticos de gran potencia Esto se debe a su robustez, y su fcil construccin y mantenimiento. Pero estos motores tambin tiene algunas desventajas.

MOTOR ASINCRONO

PRINCIPIO DE CONSTRUCCIN

ROTORICA

ROTOR

Jaula de ardilla

Barras cortocircuitados en sus extremos mediante dos anillos conductores, al circula corriente por las barras y se genera un campo magntico rotatorio en el rotor capaz de variar el torque de arranque, la corrientes y el rendimiento, disminuyendo o aumentando la resistencia del rotor, por medio de resistencias externas,

Bobinado

VENTILADOR

PRINCIPIO DE CONSTRUCCIN Es el elemento en donde se encuentra alojado todos los dems elementos del motor. Deben ser laminados y de menor reluctancia posible Se conectan en triangulo o en estrella, al alimentarlo a la red induce un campo magntico giratorio, con cuya velocidad sincrnica Es por donde alimentamos las bobinas des estator, y nos permite conectarlos en Y o en

CARCASA

ESTATORICA

NUCLEO BOBINAS

BORNERA

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

.

El embobinado que recibe la corriente externa esta en el estator. En el rotor circula una corriente que es producida por el voltaje inducido desde el estator. Esta a la misma induce un voltaje en el rotor, este voltaje inducido y las corrientes parasitas consecuentes producen un campo magnetico que tiende a oponerse a las fuerzas o movimientos que produjo el voltaje inducido. Permitiendo que el rotor gire a la misma direccion de la velocidad sncrona pero a menor rpm o rad/seg. Donde la velocidad sncrona (Ns)= 120*f/#p. Donde. #P= numero de polos, y f= frecuencia. Por lo que podemos decir que la Ns mxima de un motor que trabaja con una frecuencia de 50 Herz es de 3600 rpm.

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Campo magntico giratorio

El principio de operacin de un motor de induccin esta basado en el campo magntico giratorio. Este campo es creado por los devanados trifsicos del estator. La corriente que circula en los tres devanados se compone en forma vectorial y resulta un vector (Campo) que gira en sentido de la manecilla del reloj si los devanados de las fases A,B, y C fueron conectados correctamente a sus respectivas fases a, b y c. Pero se puede cambiar el sentido de giro del rotor con tan solo cambiar dos de las tres fases.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Velocidad del campo rotatorio

Este campo gira a la frecuencia de la onda sinusoidal F=60Hz RPM=3600 Si el bobinado del estator posee mas de un par de polo por fase la velocidad se reduce a Ns=120*f/#Polos. Entre mas nmeros de polos menor Ns

D E S L IZ A M IE N T O D E L M O T O REl rotor nunca alcanza la velocidad sincrnica del estator, ya que si lo hace ningn flujo corta el rotor desapareciendo el voltaje inducido y por tanto el torque. Es por eso que el motor de induccin recibe el nombre tambin de asincrnico. La diferencia entre la velocidad del rotor y la del campo giratorio se conoce como deslizamiento y es una variable importante en todas las ecuaciones del motor de induccin ya que tanto el torque como la velocidad se miden en funcin de este.

s = deslizamiento =

Ns Nr x 100 Ns Ns Nr Ns

Esto es en porcentaje = 100% Esto es por unidad = 1

s = deslizamiento =

EL DESLIZAMIENTO INFLUYE EN: La corriente, voltaje y frecuencia en el rotor y en la velocidad del rotor.

En trminos de s la velocidad del rotor se define spor rlamin N r = (1 ) N s / siguiente ecuacin El voltaje inducido en el rotor es funcin del voltaje mximo (rotor bloqueado Erb) y el deslizamiento, como podemos analizar que tan solo en rotor bloqueado el Elinea= Er por que en el s es ese momento es 1 debido a r que no existe Nr.

La frecuencia del rotor tambin es una funcin del deslizamiento.

fR = s x fLa corriente tambin es funcin del deslizamiento debido a la frecuencia por que Xlr= 2fL entonces. La formula de I es.

E = sErb

Ir = ( s * E r) /(R r + s * X lr)

TORQUE DEL MOTOREl par que desarrolla cada conductor individual en reposo se puede expresar en trminos del flujo o corrientes (produciendo el flujo) en el estator rotor. Por la siguiente formula. T=K Ir cosr donde: K= a una constante de par para el numero de polos, devanado. = el flujo que produce cada polo unitario del campo magnetico rotatorio que enlaza al conductor del rotor. Ir cos r es la componente de corriente en el rotor que esta en fase con Tambin la impedancia del rotor es igual a: Zlr =Rr + j Xlr= Y le cosr = Rr /Xlr. Mientras que la corriente en el rotor en reposo es: Ir= Er /Zlr = Er / Por lo tanto el par de arranque que desarrolla el rotor de un motor de induccin en reposo es: T=K Ir cosr =Slide 12

TORQUE DEL MOTORDebido a que el rotor esta bloqueado y se induce en el voltaje por accin de transformacin, Eres proporcionalmente a el cual a su ves es proporcionalmente al voltaje aplicado a la lnea por lo que la ecuacin anterior se puede simplificar a: T= Pero para un motor de jaula de ardilla con una impedancia constante, Rr y Xlr podemos agruparlo como una nueva constante asi; Quedadnos un par de arranque en reposo de.

Esta ecuacin establece que cualquier motor de induccin que no permita variacin de Rr por medios externos. El par de arranque nicamente es funcin del voltaje aplicado al devanado del estator. Si se reduce el voltaje aplicado a al mitad, el par de arranquese reducir una cuarta parte.

TORQUE DE ARRANQUE DEL MOTORPodemos darnos cuenta que el T arr. de un motor de induccin es generalmente mas grande que el torque nominal. Una vez que se desarrolla el par de arranque. La frecuencia, la reactancia y el voltaje inducido en el rotor disminuyen debido a que el deslizamiento es directamente proporcional para ellos. Como disminuye Er tambin disminuye Ir. Pero aumenta el factor de potencia compensando as para obtener un par de mximo arranque. Para cualquier deslizamiento dado la corriente del rotor es.

Y:

CARACTERISTICAS EN VACIO Y A ROTOR BLOQUEADO A rotor bloqueado. No existe Nr, por lo que el deslizamiento es el 100% es decir 1, siendo s 1 el voltaje de entrada ser el mismo voltaje el rotor por la siguiente formula: Er=s*El = 1*El: donde Er=El Igualmente la frecuencia, la corriente sern las mismas, por que cumple las siguientes condiciones en sus respectivas formulas antes ya estudiadas como s=1 si dividimos o multiplicamos no se alteran dichas formulas. Es sntesis. Ir= I y fr=f. En vacio. El deslizamiento es muy pequeo, por lo tanto la corriente del rotor es muy pequea solamente la suficiente para vencer el par sin carga. Mientras que el Nr, ser mxima, a mantendr un bajo factor de potencia.

CARACTERISTICAS EN VACIO Y A PLENA CARGA Desde vacio se va aplicando carga mecnica al rotor, la Nr disminuye y ese efecto produce un aumento del deslizamiento que puede ir de vacio 0.01 a 0.06 a plena carga. Tambin aumenta la frecuencia y de la reactancia del rotor y en la fem. Mejorando as el factor de potencia Cumplindose as las condiciones de las ecuaciones anteriores. En plena carga: La Nr es la nominal es decir la mxima velocidad rotrica la misma que vienen en las placas de los motores, Igualmente la corriente, el factor de potencia y el deslizamiento sern la nominales.

TORQUE DEL MOTOR PARA CUALQUIER DESLIZAMIENTO El torque para cualquier deslizamiento es .

Pero como el voltaje Er a rotor bloqueado, en reposo es directamente proporcional a se puede expresar este par como.

El par mximo se obtiene cando el deslizamiento critico es Sb=Rr/Xlr pero como sabemos que es proporcionalmente a por lo tanto el par de arranque en un motor de induccin se puede desarrollar con la siguiente ecuacin:

CAMBIO DE RESISTENCIAS DE UN MOTOR Este proceso se realiza con los motores de induccin de rotor bobinado debido a que sus terminales de las bobinas del rotos, por medio de unos anillos rozantes se los acopla en unas borneras en el estator, permitindonos as poder acoplar resistencias externas para aumentar la resistencia rotrica del motor. Esto nos permite disminuir la corriente del rotor y mejorar el factor de potencia el mismo que aumenta con mayor rapidez que la disminucin de la corriente. Y tambin mejora el torque de arranque del motor. Como sabemos que la formula del torque de arranque es; T=K Ir cosr la corriente disminuye pero el factor de potencia mejora compensando de esa manera el mejoramiento del par de arranque, pero disminuye la Nr, comprobando l ecuacin donde se dice que el torque es inversamente proporcional al Nr : T= P/Nr. Como ya vimos antes que el torque de arranque es: Se dice que el motor en el momento de arrancar el deslizamiento es la unidad. Al instante de arrancar dicho par no esta afectado por la naturaleza de la carga que se aplica, suponiendo que es constante el voltaje aplicado al estator, el par de arranque que se desarrolla solo lo determinan las resistencias y reactancias, por lo que:

CAMBIO DE RESISTENCIAS DE UN MOTOR

Si se introduce una Rx variable con la del rotor se puede formular para el par de arranque del este modo:

Entonces el factor de potencia se puede expresar de la siguiente manera:

GRACIAS